王斌虎（中石油新疆油田分公司設(shè)備管理處，新疆 克拉瑪依 834000）

一種新型固井水泥車是在卡車上裝有1臺臥式三缸單作用柱塞泵的注水泥漿設(shè)備。柱塞泵由車上1臺DDC6063－HV39柴油機驅(qū)動。該車配備了自制水泥漿系統(tǒng)，具有自動混漿及二次混漿功能。整車及其設(shè)備運行分別由電路系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)及機械傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)，操作均集中在控制臺上，由1人完成，方便可靠，自動化程度高。為保證固井質(zhì)量，該車設(shè)有低壓非放射性密度計，固井時能準確地測出水泥漿的瞬時密度值。下面結(jié)合現(xiàn)場試用情況，對該設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)特點進行分析。

1 整車結(jié)構(gòu)特點

1）車上配有1臺三缸柱塞泵，用于向井口輸送高壓水泥漿或其他液體，由1臺全電腦控制工業(yè)發(fā)動機驅(qū)動。發(fā)動機和柱塞泵間配有性能優(yōu)良的艾里遜液力機械傳動箱，能夠?qū)崿F(xiàn)帶動力和帶負荷換檔，換檔迅速方便。

2）車上配有ACM－Ⅳ密度＆液位自動控制混漿系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由下灰閥、高能混合器、混漿罐、擴散槽、流量計、密度計、離心泵及計算機系統(tǒng)組成。其中的離心泵、攪拌器、下灰油缸等由液壓系統(tǒng)來驅(qū)動和控制。干水泥通過管線經(jīng)下灰閥進入高能混合器而混合成水泥漿，混合好的水泥漿在混漿罐中經(jīng)攪拌器進一步混合均勻。1臺用作循環(huán)的離心泵從罐中吸入水泥漿后將一部分水泥漿注入高能混合器進一步與干水泥混合，另一部分水泥漿流經(jīng)密度計回到混漿罐；用作增壓的1臺離心泵將混合好的水泥漿灌注到三缸柱塞泵的吸入總管。

3）車上分別裝有過濾、噴油和清洗裝置。作業(yè)時可過濾泥漿和清水中的雜質(zhì)。作業(yè)過程中如設(shè)備發(fā)生故障，可方便地沖洗密度計和管路中的水泥漿。

4）水泥車的固井作業(yè)操作在平臺上進行。操作平臺上安裝有儀表控制臺及護欄，儀表控制臺周圍安置有吸入管路和排出管路的控制閥。儀表控制臺上分別安裝有柴油機儀表（EDM）、氣壓表、柱塞泵排量表、壓力表、傳動箱油溫表、液壓系統(tǒng)壓力表、發(fā)動機油門控制裝置、傳動箱換檔裝置、自動混漿裝置的計算機系統(tǒng)。

5）為保證設(shè)備及人身安全，車上裝有超壓保護裝置，當泵壓超過事先預定的壓力值時保護裝置開始起作用，使車臺發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)，三缸柱塞泵停止工作。

6）車臺柴油機的油門為電控油門，在操作臺上能靈活地控制，柴油機的熄火通過電源控制。

7）計算機可顯示記錄儲存水泥漿密度、清水流量、壓力等固井作業(yè)參數(shù)，并可實現(xiàn)遠程圖形化顯示固井作業(yè)參數(shù)及打印該曲線。

2 柱塞泵總成結(jié)構(gòu)特點

柱塞泵總成由減速箱、動力端及液力端等部件組成，該泵功率大、壓力高、體積小、重量輕。柱塞表面噴涂耐磨合金粉，耐磨性及抗腐蝕性好。柱塞采用V型盤根密封。

1）減速箱 減速箱殼體為鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)，單級齒輪減速，齒輪采用合金鋼鍛件、漸開線齒形。軸的支承采用圓錐滾子軸承。與動力端曲軸連接為內(nèi)花鍵。

2）動力端 動力端的殼體為鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)，曲軸為整體鍛造結(jié)構(gòu)，動力端內(nèi)無齒輪；連桿為合金鑄鋼，小端軸套為銅合金，大端瓦片為鑄造銅合金。十字頭導向套采用上下兩半結(jié)構(gòu)。

3）液力端 液力端主要由泵頭體、柱塞、盤根、凡爾總成及凡爾座等組成。液力端泵頭體為整體式合金鋼鍛件，吸入、排出凡爾總成及彈簧完全一致。

3 密度計使用特點

該車采用的是F300型密度計。固井用水泥漿是一種堿性高磨損介質(zhì)，作業(yè)時必須嚴格控制水泥漿的流態(tài)和流速。儀表箱側(cè)面設(shè)置了密度計變送器，以顯示水泥漿的密度和流量參數(shù)。通過控制密度計出口閥門的開度，可以控制水泥漿的流速，以減少對振蕩管道的磨損，也可以適當提高背壓抑制氣泡對測量精度的影響。如果開度太小，會使振蕩管內(nèi)產(chǎn)生沉降。因此，水泥漿流速控制在10～15t／h為宜。

在混漿過程中如果產(chǎn)生氣泡較多時（比如打漂珠時）必須使用消泡劑。消泡劑對氣泡的消除作用很強，應緩慢而均勻地加入（可采用噴油裝置加入），在沒有氣泡時可以不加。這樣就可以確保密度計（無論是直管還是彎管）的測量精度。

由于水泥漿的凝固速度很快，如果不及時地對密度計清洗，可能會使水泥漿在密度計內(nèi)壁結(jié)塊，造成密度

測量不準，甚至堵塞密度計。混漿槽、攪拌器、循環(huán)泵、增壓（灌注）泵以及泥漿管路也必須清洗干凈，以防水泥結(jié)塊后脫落進入管路而堵塞密度計。

進行密度計的正沖洗程

序是：關(guān)掉氣動蝶閥4、6、7、9，水源通過噴射泵→手動蝶閥K→混漿槽→循環(huán)泵→密度計→氣動蝶閥8→高能混合器。如圖1所示。

圖1 密度計正沖洗過程的低壓管匯示意圖

4 混漿裝置的結(jié)構(gòu)特點

該車采用噴射式循環(huán)混漿系統(tǒng)。系統(tǒng)具有噴射壓力高、混漿能量大、除氣效果好、水泥漿密度均勻、可混合高密度水泥漿等特點。

混漿裝置由混漿槽、高能混合器、偏心式下灰閥、3×4離心泵（噴射泵）、5×6離心泵（循環(huán)泵）、攪拌系統(tǒng)及管匯組成。噴射泵將清水高速噴射入高能混合器，水泥灰由下灰車或大立罐被空壓機產(chǎn)生的高壓氣體吹成懸浮狀后經(jīng)軟管和下灰閥進入高能混合器，高速水流產(chǎn)生真空吸入水泥灰而混合成水泥漿。循環(huán)泵吸入混合腔中的泥漿，一路泵送至高能混合器，繼續(xù)與水泥灰混合；一路經(jīng)密度計回流至混漿槽混合腔。密度計用于測量水泥漿的密度。在密度計的排出口加裝了球閥，可通過調(diào)節(jié)球閥的開啟程度，控制經(jīng)過密度計的水泥漿的壓力和流量，這樣不但減小了水泥漿對密度計內(nèi)壁的磨損，而且由于有一定壓力使密度計測量更為準確，減小了水泥漿中氣體對測量精度的影響。

5 計量罐的結(jié)構(gòu)特點

計量罐的容積配置為4m3，分為2室，每室2m3。計量罐配置有計量尺可以計量液體的排量和混合水容積，也可用于批量混合和投放化學添加劑。2室可以單獨計量，也可以2室互通。

計量罐的特點是：①設(shè)計有溢流管線及排污管線；②四點銷軸固定；③配置有計量罐供水管線，該管線可以對計量罐2室交替供水；④排出口的閥門均安裝在罐底，便于開關(guān)調(diào)試。